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4. 如图所示，海天同学将小球从 a 点由静止释放，小球在竖直平面内的管道中沿 abcd 运动，ab 段和 bc 段内壁光滑，cd 段内壁粗糙，a 点略高于 c 点，b 点与 d 点等高。下列说法正确的是()
A. 从 a 点到 c 点的过程中，小球的重力势能始终不变
B. 小球在 c、d 两点的动能可能相等
C. 从 a 点到 d 点的过程中，小球运动到 d 点时，动能最大
D. 从 a 到 d 的过程中，小球的机械能守恒
A. 从 a 点到 c 点的过程中，小球的重力势能始终不变
B. 小球在 c、d 两点的动能可能相等
C. 从 a 点到 d 点的过程中，小球运动到 d 点时，动能最大
D. 从 a 到 d 的过程中，小球的机械能守恒
答案
B
解析
【分析】
首先结合重力势能、动能的影响因素，以及机械能守恒的条件（只有重力或弹力做功时机械能守恒）逐一分析选项：
1. 重力势能与物体质量和高度有关，质量不变时，高度越高重力势能越大；动能与质量和速度有关，质量不变时，速度越大动能越大。
2. 若有摩擦力等其他力做功，机械能会转化为内能，不再守恒。
接下来逐个分析：
分析A选项：从a到c，小球高度先降后升，重力势能先减小后增大，并非始终不变。
分析B选项：cd段粗糙，小球从c到d时高度降低，重力势能减小，同时克服摩擦力做功，若重力势能减小量等于克服摩擦力做功的量，动能不变，故c、d两点动能可能相等。
分析C选项：b点是路径最低点，ab段光滑，重力势能全部转化为动能，b点动能最大；d点因cd段摩擦，动能小于b点，故d点动能不是最大。
分析D选项：cd段粗糙，小球克服摩擦力做功，机械能转化为内能，机械能不守恒。
【解析】
逐一分析各选项：
A选项：从a点到c点，小球的高度先降低后升高，根据重力势能的影响因素，小球的重力势能先减小后增大，并非始终不变，故A错误。
B选项：cd段内壁粗糙，小球从c到d时，高度降低，重力势能减小；同时小球需要克服摩擦力做功，机械能转化为内能。若重力势能减小的量等于克服摩擦力做的功，小球的动能保持不变，因此小球在c、d两点的动能可能相等，故B正确。
C选项：ab段内壁光滑，小球从a到b的过程中，重力势能转化为动能，b点是整个路径的最低点，重力势能最小，动能最大；cd段粗糙，小球运动到d点时，因克服摩擦力做功，动能小于b点的动能，故d点动能不是最大，C错误。
D选项：cd段内壁粗糙，小球在cd段运动时，克服摩擦力做功，机械能转化为内能，因此从a到d的过程中，小球的机械能不守恒，D错误。
【答案】
B
【知识点】
1. 重力势能的影响因素
2. 动能的影响因素
3. 机械能守恒条件
【点评】
本题考查机械能的转化与守恒，需准确判断不同阶段的能量变化，区分光滑段（机械能守恒）与粗糙段（机械能因摩擦损失）的能量特点，结合动能、重力势能的变化规律分析各点状态，要求学生熟练掌握能量转化的相关知识。
【难度系数】
0.6
首先结合重力势能、动能的影响因素，以及机械能守恒的条件（只有重力或弹力做功时机械能守恒）逐一分析选项：
1. 重力势能与物体质量和高度有关，质量不变时，高度越高重力势能越大；动能与质量和速度有关，质量不变时，速度越大动能越大。
2. 若有摩擦力等其他力做功，机械能会转化为内能，不再守恒。
接下来逐个分析：
分析A选项：从a到c，小球高度先降后升，重力势能先减小后增大，并非始终不变。
分析B选项：cd段粗糙，小球从c到d时高度降低，重力势能减小，同时克服摩擦力做功，若重力势能减小量等于克服摩擦力做功的量，动能不变，故c、d两点动能可能相等。
分析C选项：b点是路径最低点，ab段光滑，重力势能全部转化为动能，b点动能最大；d点因cd段摩擦，动能小于b点，故d点动能不是最大。
分析D选项：cd段粗糙，小球克服摩擦力做功，机械能转化为内能，机械能不守恒。
【解析】
逐一分析各选项：
A选项：从a点到c点，小球的高度先降低后升高，根据重力势能的影响因素，小球的重力势能先减小后增大，并非始终不变，故A错误。
B选项：cd段内壁粗糙，小球从c到d时，高度降低，重力势能减小；同时小球需要克服摩擦力做功，机械能转化为内能。若重力势能减小的量等于克服摩擦力做的功，小球的动能保持不变，因此小球在c、d两点的动能可能相等，故B正确。
C选项：ab段内壁光滑，小球从a到b的过程中，重力势能转化为动能，b点是整个路径的最低点，重力势能最小，动能最大；cd段粗糙，小球运动到d点时，因克服摩擦力做功，动能小于b点的动能，故d点动能不是最大，C错误。
D选项：cd段内壁粗糙，小球在cd段运动时，克服摩擦力做功，机械能转化为内能，因此从a到d的过程中，小球的机械能不守恒，D错误。
【答案】
B
【知识点】
1. 重力势能的影响因素
2. 动能的影响因素
3. 机械能守恒条件
【点评】
本题考查机械能的转化与守恒，需准确判断不同阶段的能量变化，区分光滑段（机械能守恒）与粗糙段（机械能因摩擦损失）的能量特点，结合动能、重力势能的变化规律分析各点状态，要求学生熟练掌握能量转化的相关知识。
【难度系数】
0.6
5. 如图所示，某次跳水比赛中，运动员站立在跳台上的 A 点，然后保持直立姿势从跳台上竖直向上弹跳后腾空，至最高点 B 处后自由下落，至 C 点落入水中。关于上述运动过程中运动员腾空后的机械能(不计空气阻力)，下列分析正确的是()
A. 运动员在 C 点时，动能最小、重力势能最大
B. 运动员从 A 点运动到 C 点的过程中，机械能守恒
C. 运动员从 A 点运动到 B 点的过程中，动能逐渐增大
D. 运动员从 B 点运动到 C 点的过程中，重力势能逐渐增大
A. 运动员在 C 点时，动能最小、重力势能最大
B. 运动员从 A 点运动到 C 点的过程中，机械能守恒
C. 运动员从 A 点运动到 B 点的过程中，动能逐渐增大
D. 运动员从 B 点运动到 C 点的过程中，重力势能逐渐增大
答案
B
解析
【分析】
要解决这道题，需结合动能、重力势能的影响因素以及机械能守恒的条件逐一分析选项：
1. 动能大小由质量和速度决定，质量越大、速度越大，动能越大；重力势能大小由质量和高度决定，质量越大、高度越高，重力势能越大。
2. 机械能守恒的条件：不计空气阻力时，物体仅受重力作用，机械能（动能+重力势能）保持不变。
接下来逐个分析选项：
对于A选项：C点是运动员运动的最低点，此时高度最低，重力势能最小；速度最大，动能最大，故A错误。
对于B选项：题目明确不计空气阻力，运动员从A到C过程中只有重力做功，无其他能量损耗，机械能守恒，故B正确。
对于C选项：运动员从A到B是竖直向上运动，速度逐渐减小，质量不变，动能逐渐减小，故C错误。
对于D选项：运动员从B到C高度逐渐降低，质量不变，重力势能逐渐减小，故D错误。
【解析】
逐一分析各选项：
A选项：C点是运动员下落的最低点，高度最小则重力势能最小，速度最大则动能最大，因此A错误。
B选项：不计空气阻力，运动员运动过程中只有重力做功，机械能（动能与重力势能之和）保持不变，即机械能守恒，因此B正确。
C选项：运动员从A点到B点竖直向上运动，速度逐渐减小，质量不变，根据动能公式$E_{k}=\frac{1}{2}mv^{2}$，动能逐渐减小，因此C错误。
D选项：运动员从B点到C点高度逐渐降低，质量不变，根据重力势能公式$E_{p}=mgh$，重力势能逐渐减小，因此D错误。
【答案】
B
【知识点】
1. 动能与重力势能的影响因素
2. 机械能守恒条件
【点评】
本题考查动能、重力势能的变化判断及机械能守恒的应用，核心是掌握动能、重力势能的影响因素，结合运动过程中速度和高度的变化分析能量转化，理解机械能守恒的适用条件。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需结合动能、重力势能的影响因素以及机械能守恒的条件逐一分析选项：
1. 动能大小由质量和速度决定，质量越大、速度越大，动能越大；重力势能大小由质量和高度决定，质量越大、高度越高，重力势能越大。
2. 机械能守恒的条件：不计空气阻力时，物体仅受重力作用，机械能（动能+重力势能）保持不变。
接下来逐个分析选项：
对于A选项：C点是运动员运动的最低点，此时高度最低，重力势能最小；速度最大，动能最大，故A错误。
对于B选项：题目明确不计空气阻力，运动员从A到C过程中只有重力做功，无其他能量损耗，机械能守恒，故B正确。
对于C选项：运动员从A到B是竖直向上运动，速度逐渐减小，质量不变，动能逐渐减小，故C错误。
对于D选项：运动员从B到C高度逐渐降低，质量不变，重力势能逐渐减小，故D错误。
【解析】
逐一分析各选项：
A选项：C点是运动员下落的最低点，高度最小则重力势能最小，速度最大则动能最大，因此A错误。
B选项：不计空气阻力，运动员运动过程中只有重力做功，机械能（动能与重力势能之和）保持不变，即机械能守恒，因此B正确。
C选项：运动员从A点到B点竖直向上运动，速度逐渐减小，质量不变，根据动能公式$E_{k}=\frac{1}{2}mv^{2}$，动能逐渐减小，因此C错误。
D选项：运动员从B点到C点高度逐渐降低，质量不变，根据重力势能公式$E_{p}=mgh$，重力势能逐渐减小，因此D错误。
【答案】
B
【知识点】
1. 动能与重力势能的影响因素
2. 机械能守恒条件
【点评】
本题考查动能、重力势能的变化判断及机械能守恒的应用，核心是掌握动能、重力势能的影响因素，结合运动过程中速度和高度的变化分析能量转化，理解机械能守恒的适用条件。
【难度系数】
0.6
6. (吉林中考)某架无人机重 330 N，在一次试飞中从高空竖直下降 1 000 m，无人机所受重力做的功为J，在此过程中无人机的重力势能将。
答案
$3.3×10^{5}$
减小
减小
解析
【分析】
要解决这道题，我们可以分两步思考：
1. 计算重力做的功：回忆重力做功的计算公式$ W = Gh $，题目中已给出无人机的重力$ G = 330\ \mathrm{N} $，竖直下降的高度$ h = 1000\ \mathrm{m} $，直接代入公式即可求出重力做的功。
2. 判断重力势能的变化：重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能越大。无人机在下降过程中，质量不变，高度降低，因此重力势能会减小。
【解析】
1. 计算重力做的功：
根据重力做功公式$ W = Gh $，将$ G = 330\ \mathrm{N} $，$ h = 1000\ \mathrm{m} $代入得：
$ W = 330\ \mathrm{N} × 1000\ \mathrm{m} = 3.3 × 10^5\ \mathrm{J} $。
2. 分析重力势能的变化：
重力势能的影响因素是物体的质量和高度，无人机的质量不变，在下降过程中高度逐渐降低，所以其重力势能将减小。
【答案】
$ 3.3×10^{5} $；减小
【知识点】
重力做功的计算；重力势能的影响因素
【点评】
本题是力学基础题，考查了重力做功公式的应用以及重力势能的变化规律，只要熟练掌握相关公式和物理概念，就能轻松解答。
【难度系数】
0.9
要解决这道题，我们可以分两步思考：
1. 计算重力做的功：回忆重力做功的计算公式$ W = Gh $，题目中已给出无人机的重力$ G = 330\ \mathrm{N} $，竖直下降的高度$ h = 1000\ \mathrm{m} $，直接代入公式即可求出重力做的功。
2. 判断重力势能的变化：重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能越大。无人机在下降过程中，质量不变，高度降低，因此重力势能会减小。
【解析】
1. 计算重力做的功：
根据重力做功公式$ W = Gh $，将$ G = 330\ \mathrm{N} $，$ h = 1000\ \mathrm{m} $代入得：
$ W = 330\ \mathrm{N} × 1000\ \mathrm{m} = 3.3 × 10^5\ \mathrm{J} $。
2. 分析重力势能的变化：
重力势能的影响因素是物体的质量和高度，无人机的质量不变，在下降过程中高度逐渐降低，所以其重力势能将减小。
【答案】
$ 3.3×10^{5} $；减小
【知识点】
重力做功的计算；重力势能的影响因素
【点评】
本题是力学基础题，考查了重力做功公式的应用以及重力势能的变化规律，只要熟练掌握相关公式和物理概念，就能轻松解答。
【难度系数】
0.9
7. 2024 年 10 月 30 日，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号 F 遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空。在飞船加速升空的过程中，飞船的动能，重力势能。(均选填“增大”“减小”或“不变”)
答案
增大
增大
增大
解析
【分析】
要判断飞船加速升空过程中动能和重力势能的变化，需先明确动能和重力势能的影响因素：动能的大小取决于物体的质量和速度，质量越大、速度越大，动能越大；重力势能的大小取决于物体的质量和高度，质量越大、高度越高，重力势能越大。飞船加速升空时，速度不断增大，高度不断升高，且飞船的质量可认为不变，据此分析两者的变化。
【解析】
1. 动能的变化判断：
物体的动能与质量和速度有关，在飞船加速升空过程中，飞船的质量不变，速度逐渐增大，根据动能的影响因素可知，飞船的动能增大。
2. 重力势能的变化判断：
物体的重力势能与质量和高度有关，在飞船升空过程中，飞船的质量不变，高度不断升高，根据重力势能的影响因素可知，飞船的重力势能增大。
【答案】
增大；增大
【知识点】
动能的影响因素、重力势能的影响因素
【点评】
本题考查动能和重力势能影响因素的实际应用，属于基础题型，只需掌握动能、重力势能与各影响因素的关系，结合题目中飞船的运动状态即可轻松判断。
【难度系数】
0.9
要判断飞船加速升空过程中动能和重力势能的变化，需先明确动能和重力势能的影响因素：动能的大小取决于物体的质量和速度，质量越大、速度越大，动能越大；重力势能的大小取决于物体的质量和高度，质量越大、高度越高，重力势能越大。飞船加速升空时，速度不断增大，高度不断升高，且飞船的质量可认为不变，据此分析两者的变化。
【解析】
1. 动能的变化判断：
物体的动能与质量和速度有关，在飞船加速升空过程中，飞船的质量不变，速度逐渐增大，根据动能的影响因素可知，飞船的动能增大。
2. 重力势能的变化判断：
物体的重力势能与质量和高度有关，在飞船升空过程中，飞船的质量不变，高度不断升高，根据重力势能的影响因素可知，飞船的重力势能增大。
【答案】
增大；增大
【知识点】
动能的影响因素、重力势能的影响因素
【点评】
本题考查动能和重力势能影响因素的实际应用，属于基础题型，只需掌握动能、重力势能与各影响因素的关系，结合题目中飞船的运动状态即可轻松判断。
【难度系数】
0.9
8. 我军在某海域进行立体投送登陆演练，在某登陆舰上，直升机将一名体重为 60 kg 的士兵以 5 m/s 的速度匀速竖直提升 10 m，g 取 10 N/kg。
(1)士兵被匀速提升的过程中，士兵的动能，重力势能。(均选填“增大”“减小”或“不变”)
(2)直升机对士兵做的功是J。
(3)直升机对士兵做功的功率是W。
(1)士兵被匀速提升的过程中，士兵的动能，重力势能。(均选填“增大”“减小”或“不变”)
(2)直升机对士兵做的功是J。
(3)直升机对士兵做功的功率是W。
答案
不变
增大
6000
3000
增大
6000
3000
解析
【分析】
1. 动能与重力势能变化判断：动能由质量和速度决定，士兵匀速提升时质量、速度均不变，故动能不变；重力势能由质量和高度决定，士兵质量不变、高度升高，故重力势能增大。
2. 计算直升机对士兵做的功：士兵匀速上升，直升机拉力等于士兵重力，先通过$G=mg$求出重力，再用$W=Gh$计算功。
3. 计算做功功率：可利用$P=Fv$（匀速时$F=G$）直接计算，或先求做功时间$t=\frac{h}{v}$，再用$P=\frac{W}{t}$计算，两种方法结果一致。
【解析】
(1) 动能大小与质量、速度有关，士兵匀速提升过程中，质量不变、速度不变，因此动能不变；重力势能大小与质量、高度有关，士兵质量不变、高度增加，因此重力势能增大。
(2) 士兵的重力：$ G = mg = 60\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 600\ \mathrm{N} $
由于士兵匀速竖直上升，直升机对士兵的拉力与士兵重力是平衡力，即$ F = G = 600\ \mathrm{N} $
直升机对士兵做的功：$ W = Gh = 600\ \mathrm{N} × 10\ \mathrm{m} = 6000\ \mathrm{J} $
(3) 直升机对士兵做功的功率：$ P = Fv = 600\ \mathrm{N} × 5\ \mathrm{m/s} = 3000\ \mathrm{W} $
【答案】
不变；增大；6000；3000
【知识点】
动能势能影响因素；功的计算；功率的计算
【点评】
本题结合军事演练场景，考查力学基础知识点，涵盖动能势能变化判断、功和功率的计算，注重物理概念与公式的实际应用，属于基础题型，对巩固力学基础知识有帮助。
【难度系数】
0.8
1. 动能与重力势能变化判断：动能由质量和速度决定，士兵匀速提升时质量、速度均不变，故动能不变；重力势能由质量和高度决定，士兵质量不变、高度升高，故重力势能增大。
2. 计算直升机对士兵做的功：士兵匀速上升，直升机拉力等于士兵重力，先通过$G=mg$求出重力，再用$W=Gh$计算功。
3. 计算做功功率：可利用$P=Fv$（匀速时$F=G$）直接计算，或先求做功时间$t=\frac{h}{v}$，再用$P=\frac{W}{t}$计算，两种方法结果一致。
【解析】
(1) 动能大小与质量、速度有关，士兵匀速提升过程中，质量不变、速度不变，因此动能不变；重力势能大小与质量、高度有关，士兵质量不变、高度增加，因此重力势能增大。
(2) 士兵的重力：$ G = mg = 60\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 600\ \mathrm{N} $
由于士兵匀速竖直上升，直升机对士兵的拉力与士兵重力是平衡力，即$ F = G = 600\ \mathrm{N} $
直升机对士兵做的功：$ W = Gh = 600\ \mathrm{N} × 10\ \mathrm{m} = 6000\ \mathrm{J} $
(3) 直升机对士兵做功的功率：$ P = Fv = 600\ \mathrm{N} × 5\ \mathrm{m/s} = 3000\ \mathrm{W} $
【答案】
不变；增大；6000；3000
【知识点】
动能势能影响因素；功的计算；功率的计算
【点评】
本题结合军事演练场景，考查力学基础知识点，涵盖动能势能变化判断、功和功率的计算，注重物理概念与公式的实际应用，属于基础题型，对巩固力学基础知识有帮助。
【难度系数】
0.8
三、实验题
9. (广西中考)在探究物体的动能跟哪些因素有关的实验中，让不同质量的钢球从斜槽同一高度由静止开始滚下，将静止在水平面上的木块撞出一段距离，如图所示。
(1)在钢球沿斜槽滚下的过程中，钢球的重力势能转化为。
(2)实验表明，钢球质量越大，将木块撞得越远，对木块做功越，这说明钢球的动能越。
(3)在水平面上，被撞出的木块由于受到力的作用而停下。假如水平面光滑且足够长，它将做直线运动。
9. (广西中考)在探究物体的动能跟哪些因素有关的实验中，让不同质量的钢球从斜槽同一高度由静止开始滚下，将静止在水平面上的木块撞出一段距离，如图所示。
(1)在钢球沿斜槽滚下的过程中，钢球的重力势能转化为。
(2)实验表明，钢球质量越大，将木块撞得越远，对木块做功越，这说明钢球的动能越。
(3)在水平面上，被撞出的木块由于受到力的作用而停下。假如水平面光滑且足够长，它将做直线运动。
答案
动能
多
大
摩擦
匀速
多
大
摩擦
匀速
解析
【分析】
1. 第(1)问：钢球沿斜槽滚下时，高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增加，该过程中重力势能主要转化为动能；
2. 第(2)问：实验通过木块被撞出的距离反映钢球动能大小（转换法），木块越远，说明钢球对木块做功越多，进而体现钢球的动能越大；
3. 第(3)问：木块在水平面上运动时，受摩擦力阻碍会停下；根据牛顿第一定律，若水平面光滑，木块不受阻力，将保持匀速直线运动状态。
【解析】
(1) 钢球沿斜槽滚下，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，因此重力势能转化为动能。
(2) 实验中，木块被撞得越远，说明钢球对木块做的功越多；做功越多，表明钢球具有的动能越大，即钢球质量越大，动能越大。
(3) 在水平面上，木块运动时受到摩擦力的作用，摩擦力阻碍木块的运动，所以木块会停下；根据牛顿第一定律，若水平面光滑且足够长，木块不受摩擦力，将保持原来的运动状态，做匀速直线运动。
【答案】
(1) 动能
(2) 多；大
(3) 摩擦；匀速
【知识点】
动能与势能的转化；动能的影响因素；牛顿第一定律
【点评】
本题是探究动能影响因素的经典实验，运用转换法将动能大小转换为木块移动的距离，同时结合能量转化、力与运动的关系考查，侧重对基础物理规律和实验方法的理解，属于中考基础题型。
【难度系数】
0.7
1. 第(1)问：钢球沿斜槽滚下时，高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增加，该过程中重力势能主要转化为动能；
2. 第(2)问：实验通过木块被撞出的距离反映钢球动能大小（转换法），木块越远，说明钢球对木块做功越多，进而体现钢球的动能越大；
3. 第(3)问：木块在水平面上运动时，受摩擦力阻碍会停下；根据牛顿第一定律，若水平面光滑，木块不受阻力，将保持匀速直线运动状态。
【解析】
(1) 钢球沿斜槽滚下，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，因此重力势能转化为动能。
(2) 实验中，木块被撞得越远，说明钢球对木块做的功越多；做功越多，表明钢球具有的动能越大，即钢球质量越大，动能越大。
(3) 在水平面上，木块运动时受到摩擦力的作用，摩擦力阻碍木块的运动，所以木块会停下；根据牛顿第一定律，若水平面光滑且足够长，木块不受摩擦力，将保持原来的运动状态，做匀速直线运动。
【答案】
(1) 动能
(2) 多；大
(3) 摩擦；匀速
【知识点】
动能与势能的转化；动能的影响因素；牛顿第一定律
【点评】
本题是探究动能影响因素的经典实验，运用转换法将动能大小转换为木块移动的距离，同时结合能量转化、力与运动的关系考查，侧重对基础物理规律和实验方法的理解，属于中考基础题型。
【难度系数】
0.7
10. 某实验小组利用“模拟打桩”探究影响重力势能大小的因素，已知物体质量的关系为 $ m_1 = m_2 ＜ m_3 $，使用的器材有沙子、木桩等。实验时，让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落将木桩打入沙中，三次实验木桩进入沙中的深度如图所示。
(1)本实验是通过来反映物体的重力势能大小的。
(2)分析两次实验，可以得出结论：当质量一定时，物体所处的高度越大，重力势能越大。
(3)比较甲、丙两次实验，得出结论：。
(4)对比甲、乙、丙三次实验，具有的重力势能最大的是(选填“甲”“乙”或“丙”)中的物体。
(1)本实验是通过来反映物体的重力势能大小的。
(2)分析两次实验，可以得出结论：当质量一定时，物体所处的高度越大，重力势能越大。
(3)比较甲、丙两次实验，得出结论：。
(4)对比甲、乙、丙三次实验，具有的重力势能最大的是(选填“甲”“乙”或“丙”)中的物体。
答案
木桩进入沙中的深度
甲、乙
当高
度一定时，物体的质量越大，重力势能越大
乙
甲、乙
当高
度一定时，物体的质量越大，重力势能越大
乙
解析
【分析】
1. 对于第(1)问，重力势能是不可直接观察的物理量，实验中需通过转换法，将重力势能的大小转换为可观察的现象，木桩进入沙中的深度能直观反映物体对木桩做功的多少，从而体现重力势能大小。
2. 第(2)问要探究质量一定时高度对重力势能的影响，需控制质量相同、改变高度，结合已知质量关系$m_1 = m_2$，找到对应高度不同的甲、乙两次实验即可。
3. 第(3)问甲、丙实验中，物体下落高度相同，质量$m_1 ＜ m_3$，观察木桩进入沙中的深度差异，即可得出质量对重力势能的影响结论。
4. 第(4)问根据转换法，木桩进入沙中越深，说明物体重力势能越大，对比三次实验的深度即可判断。
【解析】
(1) 重力势能的大小无法直接测量，实验采用转换法，通过木桩进入沙中的深度来间接反映物体重力势能的大小，深度越深，物体重力势能越大。
(2) 要探究“质量一定时，物体所处高度越大，重力势能越大”，需控制质量相同，改变高度。已知$m_1 = m_2$，甲、乙两次实验物体质量相同，乙中物体下落高度更高，木桩进入沙中更深，因此分析甲、乙两次实验可得出该结论。
(3) 甲、丙两次实验中，物体下落高度相同，$m_1 ＜ m_3$，丙中木桩进入沙中的深度更深，说明丙中物体重力势能更大，因此结论为：当高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大。
(4) 由图可知，乙中木桩进入沙中的深度最深，根据转换法，说明乙中的物体对木桩做的功最多，具有的重力势能最大，故填乙。
【答案】
(1) 木桩进入沙中的深度
(2) 甲、乙
(3) 当高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大
(4) 乙
【知识点】
重力势能的影响因素、转换法、控制变量法
【点评】
本题是探究重力势能影响因素的典型实验，核心运用了转换法和控制变量法。转换法将不可见的重力势能转换为可见的木桩入沙深度，控制变量法分别控制质量或高度单一变量探究影响，需熟练掌握这两种物理研究方法的应用。
【难度系数】
0.7
1. 对于第(1)问，重力势能是不可直接观察的物理量，实验中需通过转换法，将重力势能的大小转换为可观察的现象，木桩进入沙中的深度能直观反映物体对木桩做功的多少，从而体现重力势能大小。
2. 第(2)问要探究质量一定时高度对重力势能的影响，需控制质量相同、改变高度，结合已知质量关系$m_1 = m_2$，找到对应高度不同的甲、乙两次实验即可。
3. 第(3)问甲、丙实验中，物体下落高度相同，质量$m_1 ＜ m_3$，观察木桩进入沙中的深度差异，即可得出质量对重力势能的影响结论。
4. 第(4)问根据转换法，木桩进入沙中越深，说明物体重力势能越大，对比三次实验的深度即可判断。
【解析】
(1) 重力势能的大小无法直接测量，实验采用转换法，通过木桩进入沙中的深度来间接反映物体重力势能的大小，深度越深，物体重力势能越大。
(2) 要探究“质量一定时，物体所处高度越大，重力势能越大”，需控制质量相同，改变高度。已知$m_1 = m_2$，甲、乙两次实验物体质量相同，乙中物体下落高度更高，木桩进入沙中更深，因此分析甲、乙两次实验可得出该结论。
(3) 甲、丙两次实验中，物体下落高度相同，$m_1 ＜ m_3$，丙中木桩进入沙中的深度更深，说明丙中物体重力势能更大，因此结论为：当高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大。
(4) 由图可知，乙中木桩进入沙中的深度最深，根据转换法，说明乙中的物体对木桩做的功最多，具有的重力势能最大，故填乙。
【答案】
(1) 木桩进入沙中的深度
(2) 甲、乙
(3) 当高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大
(4) 乙
【知识点】
重力势能的影响因素、转换法、控制变量法
【点评】
本题是探究重力势能影响因素的典型实验，核心运用了转换法和控制变量法。转换法将不可见的重力势能转换为可见的木桩入沙深度，控制变量法分别控制质量或高度单一变量探究影响，需熟练掌握这两种物理研究方法的应用。
【难度系数】
0.7
